5. PREVISIONE DELLE PERFORMANCE DI UNA TBM
5.4 Criticità e soluzioni applicative dei metodi di previsione
I metodi sopra descritti sono quelli maggiormente utilizzati nella pratica attuale, ma, nel caso che ci prefiggiamo di analizzare in questo elaborato, diventano di difficile applicazione per le ragioni che riporteremo di seguito.
Metodo NTH (Norwegian Institute of Technology), prevede che si conoscano parametri dell’ammasso roccioso, fra cui informazioni sulle discontinuità, indice di perforabilità e abrasività, di cui non disponiamo e che vengano effettuate prove su campioni prelevati dal tunnel. Poiché la TBM, impiegata per la realizzazione della galleria in esame, non consente un diretto contatto con il fronte,se non in rari casi eccezionali, i parametri geomeccanici, prima citati, non possono essere estrapolati, tantomeno è possibile il prelievo di campioni direttamente dalla porzione che andremo a scavare.
Metodo CSM (Earth Mechanics Institute of Colorado School of Mines), prevede che, su campioni prelevati dal tunnel, vengano eseguite prove per l’individuazione della resistenza a compressione uniassiale, della resistenza a trazione brasiliana, della resistenza a taglio e delle proprietà elastiche. Poiché la TBM non consente il prelievo di campioni, possedendo un fronte chiuso e ponendo in opera il rivestimento definitivo durante l’avanzamento, questi possono essere ottenuti solamente con sondaggi esterni, che però, d’altro canto, sono poco rappresentativi dell’intero ammasso. Infatti l’ambito entro cui la galleria in esame viene perforata è quello del complesso caotico, di cui non è facile conoscerne caratteristiche e proprietà, anche se si è in possesso di carotaggi: questi sono valori puntuali, non rappresentativi dell’intero complesso. Ovviamente tale limite va ad influenzare la stima di tutti quei parametri che necessitano di prove di laboratorio su provini.
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Il sistema QTBM, essendo basato sull’estensione del sistema di classificazione Q, prevede la
conoscenza di tutta una serie di parametri di cui non disponiamo, fra cui Jr, Jn, Jw, Ja, SRF,RQD0,
σcm e σtm. Ricavare tali parametri, risulta impossibile in quanto il fronte chiuso non consente un
diretto contatto con l’ammasso e i campioni che possiamo prelevare e analizzare non sono rappresentativi.
La classifica RMR (Rock Mass Rating), prevede l’individuazione di correlazioni fra parametri dell’ammasso, fra cui UCS, resistenza a compressione uniassiale della roccia (MPa), RQD, Rock Quality Designation (%), JC, valore parziale della condizione delle discontinuità nel
sistema RMR e α, angolo tra l'asse del tunnel e i piani di discontinuità (misurato in gradi), mediante regressione lineare o polinomiale: molti dei parametri citati, non sono disponibili per il caso in esame e valutarli implica le problematiche citate anche negli altri metodi di previsione.
Rock Mass Excavability Index (RME), prevede la conoscenza di dati geometrici del tunnel, dati
dell’ammasso roccioso e dati della TBM. La problematica rimane sempre legata alla mancanza dei dati geomeccanici, fra i quali RMR e i suoi parametri, DRI, dati sulle discontinuità e afflusso d’acqua, a cui non riusciamo a sopperire.
Molte delle mancanze possedute dal caso che esamineremo, dipendono fortemente dal fatto che, la maggior parte dei metodi sopra citati, sono stati realizzati per lo scavo con TBM in roccia, in cui è più facile disporre di informazioni geomeccaniche e solitamente è presente una maggior omogeneità del materiale. Inoltre, qualora non disponessimo di tutte le informazioni necessarie, sarebbe più facile eseguire delle ispezioni al fronte e prelevare dei campioni, nel caso di una galleria in ambito roccioso, piuttosto che in uno scavo in terreno sciolto, proprio per una maggiore stabilità del fronte, che nel secondo caso spesso viene meno.
Alcune delle difficoltà esaminate possono essere in parte superate, adottando opportuni accorgimenti: per ottenere dei campioni sui quali eseguire le prove di laboratorio, ad esempio, si potrebbe pensare di carotare in diversi punti il rivestimento definitivo, prelevando il materiale della formazione entro cui si è inserita la galleria.
Un limite a questa soluzione è rappresentato dalle armature presenti nei segmenti prefabbricati del rivestimento, che il carotaggio dovrebbe, per quanto possibile, evitare di intaccare. Senza dimenticare che un numero limitato di carotaggi, in questo contesto complesso e poco noto, non fornirebbe delle informazioni di carattere globale, ma indicazioni di tipo puntuale, per quelle formazioni definite tali, come le Argille a Palombini.
Le misure indirette, quali le misure geofisiche, in particolare la sismica, potrebbero essere utili nell’individuazione di zone allentate presenti davanti al fronte di scavo. Queste non fornirebbero indicazioni in merito ai parametri geomeccanici sopra citati, ma darebbero informazioni utili
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sulle porzioni dell’ammasso indebolite, ovviamente con i limiti che le misure indirette comportano: è necessario possedere una buona conoscenza delle formazioni, che si presume di andare ad incontrare, e delle loro caratteristiche per poter meglio interpretare i risultati che quest’analisi fornisce.
Il prelievo del materiale dal nastro trasportatore, potrebbe essere un’alternativa valida se il materiale estratto fosse di dimensioni idonee per le prove di laboratorio e non fosse stato condizionato in maniera consistente, in quanto tale condizionamento potrebbe alterarne le proprietà e il comportamento una volta sottoposto ad analisi.
Come accennato, l’ingresso in camera di scavo è un’opzione possibile ma rara, in quanto vi si accede se sono necessarie ispezioni al fronte e per eseguire la sostituzione degli utensili di scavo, vale a dire ogni 2 mesi circa, in relazione al tipo di materiale che andiamo a scavare. Se in queste occasioni decidessimo di prelevare dei campioni, si riproporrebbe la problematica del numero e se quei prelievi risultano rappresentativi dell’intera formazione.
Gli accorgimenti che possono essere adottati sono validi, limitatamente ad alcune informazioni necessarie per l’adozione dei metodi di previsione sopra segnalati, ma non sopperiscono a tutte le mancanze che abbiamo sopraelencato per ciascun metodo.
Quello che ci prefiggiamo di fare, a questo punto, è di sfruttare la conoscenza del comportamento della macchina nelle formazioni attraversate, per realizzare un modello di previsione delle performance, da adottare per la seconda canna che verrà scavata.
Il caso che abbiamo esaminato, infatti, poiché prevede l’impiego di un’unica TBM per lo scavo di 2 tratte parallele e simili dal punto di vista geologico, ci consente un’analisi incrociata dei dati, vale a dire, le informazioni che riusciamo ad estrapolare per la Canna Nord, e relative formazioni, possono essere applicate alle medesime formazioni per la stessa canna e per la Canna Sud.
Quindi, sulla base dei dati provenienti dalla fase di avanzamento della macchina, verificheremo, dapprima, se ciò che era stato previsto in sede progettuale, è quello che si è riscontrato durante lo scavo o meno, e, di seguito, identificheremo degli intervalli per i parametri di funzionamento di questa e sui relativi consumi, andando a cercare relazioni significative con le caratteristiche di ciascuna formazione attraversata, che potranno essere impiegati poi per la realizzazione delle tratte nelle stesse condizioni geomeccaniche e per la seconda canna.